Neue Forschungsergebnisse: Wirkungsgrade von bis zu 30 Prozent sind bei Tandem-Solarzellen aus Silizium und Perowskit möglich

11.01.2016 / Archiv / Photovoltaik

Tandem-Solarzellen aus Silizium und Perowskit gelten als Hoffnungsträger für künftige hocheffiziente Solarmodule. Ein Team um den Perowskit-Pionier Henry Snaith von der Universität Oxford hat mit Bernd Rech und Lars Korte vom Helmholtz-Zentrum Berlin gezeigt, dass Wirkungsgrade von bis zu 30 Prozent für eine Perowskit-Silizium-Tandemzelle erreichbar sind.

Sie haben dafür die chemische Zusammensetzung der Perowskit-Schicht systematisch variiert und auf diese Weise eine Bandlücke von 1,75 Elektronenvolt realisiert, die für die Energieumwandlung optimal ist.

Perowskit nutzt sichtbares Licht; Silizium den nahinfraroten und infraroten Bereich
Tandem-Solarzellen kombinieren unterschiedliche Solarzellen, um höhere Wirkungsgrade zu erzielen. Dabei ist die Kombination von Perowskit mit Silizium besonders interessant: Denn Perowskit wandelt Licht im sichtbaren Bereich in elektrische Energie um, während Silizium das Licht im nahinfraroten und infraroten Bereich nutzen kann. In Standard-Perowskit ist allerdings die Bandlücke mit rund 1,6 Elektronenvolt noch etwas zu niedrig, um das Sonnenlicht optimal umzuwandeln.
Die Forscher haben nun gezeigt, dass ein Wirkungsgrad von 30 % realistisch erreichbar scheint. Dafür haben sie eine Silizium-Perowskit-Tandemzelle konzipiert, bei der die beiden Zellen mechanisch aufeinander gestapelt und separat kontaktiert sind.
Das HZB-Team hat die Silizium-Zelle hergestellt, welche die untere der beiden Zellen im Tandem bildet. Dem Team in Oxford gelang es, die Bandlücke des Perowskits auf 1,75 eV zu erhöhen, indem sie die chemische Zusammensetzung der Perowskit-Schicht systematisch variierten. Gleichzeitig konnten sie dadurch auch die chemische und thermische Stabilität der empfindlichen Perowskit-Schicht deutlich steigern.